Genome,Biology,|,中科院北方資源植物重點實驗室秦國政等揭示m6A甲基化在ABA途徑中的直接作用

錶觀遺傳標記,如DNA甲基化在調節氣候性和非氣候性水果的成熟方面起著關鍵作用。然而,現時還不清楚mRNAm6A甲基化是否在控制不同類型水果的成熟方面具有保守的功能,m6A甲基化已被證明可調節蕃茄的成熟。總之,該研究揭示了m6A甲基化對非成熟期草莓果實成熟的調控作用,並揭示了m6A甲基化在ABA途徑的關鍵元素調控中的直接作用。

來源:iNature Life(ID:iNature_Lifes)

錶觀遺傳標記,如DNA甲基化在調節氣候性和非氣候性水果的成熟方面起著關鍵作用。然而,現時還不清楚mRNAm6A甲基化是否在控制不同類型水果的成熟方面具有保守的功能,m6A甲基化已被證明可調節蕃茄(一種典型的氣候型水果)的成熟。

2021年6月3日,來自中科院北方資源植物重點實驗室秦國政等研究團隊在Genome Biology上線上發表了題為“N6-methyladenosineRNA modification regulates strawberry fruit ripening in an ABA-dependent manner”的研究論文,發現m6A甲基化通過靶向ABA途徑調節非氣候期草莓果實的成熟,這與氣候期蕃茄果實的成熟不同。

作為真核生物信使RNA(mRNA)中最普遍的化學修飾,N6-甲基腺苷(m6A)已被證明可以通過干擾mRNA的代謝來調控多種生物過程。在哺乳動物中,m6A甲基化已被發現在調控各種生理和病理過程中發揮關鍵作用,如胚胎和胚胎後發育、細胞晝夜節律和癌症幹細胞增殖。

哺乳動物的m6A標記主要由甲基轉移酶複合物安裝,該複合物由穩定的催化覈心組成,該覈心由甲基轉移酶3(METTL3)和METTL14、成腎細胞瘤1-結合蛋白(WTAP)以及其他伴隨的功能元件組成。

m6A標記的去除由兩種m6A去甲基化酶執行,即脂肪量和肥胖相關蛋白(FTO)和烷基化DNA修復蛋白AlkB同源物5(ALKBH5)。在植物中,m6A甲基化機制在模式植物擬南芥中已被證實可以調節發育過程,如嫩枝幹細胞的增殖、毛狀體的分枝和花的轉變。此外,m6A已被證明在介導水稻的孢子發生和調節玉米的脅迫反應中發揮關鍵作用。相比之下,m6A的甲基化機制以及m6A在調控園藝作物生理過程中的特點和功能在很大程度上仍是未知的。

肉質水果富含營養物質,如風味化合物、纖維、維他命和抗氧化劑,代表了園藝作物的商業價值結構之一。作為飲食的一個重要組成部分,肉質水果對人類健康是不可或缺的。多肉水果的成熟以顏色、質地、風味和香氣化合物的巨大變化為特徵,是一個複雜的、由基因程式設計的過程,影響水果的營養質量和貨架壽命。

果實成熟受環境和內部線索的調節,包括光照、溫度、植物激素和發育基因。根據不同的成熟機制,水果被分為兩組:氣候型(如蕃茄、蘋果、香蕉和鰐棃)和非氣候型(如草莓、葡萄和柑橘)。植物激素乙烯對氣候性水果的成熟至關重要,對乙烯的生物合成、乙烯的感知和信號轉導以及下游的基因調控已經有了實質性的認識。相比之下,非成熟期果實的成熟被認為是依賴於脫落酸(ABA)的,儘管對ABA途徑的調控還不甚瞭解。全面瞭解氣候性和非氣候性物種成熟的共同調控機制,對於提高水果質量和保持貨架期有很大的潜力。

本研究在草莓(一種典型的非成熟水果)中進行了全轉錄組的m6A甲基化研究,發現m6A是草莓果實mRNAs中普遍存在的一種修飾。與蕃茄果實成熟期間停止密碼子周圍或3′非翻譯區內m6A修飾的動態變化相比,在成熟的草莓果實中觀察到編碼序列(CDS)區域m6A的特定富集,這往往與轉錄物的豐度呈正相關。該研究證明在甲基轉移酶MTA和MTB的介導下,m6A修飾增强了mRNA的穩定性或促進了ABA生物合成和訊號通路中基因的翻譯效率,從而促進了草莓果實的成熟。

總之,該研究揭示了m6A甲基化對非成熟期草莓果實成熟的調控作用,並揭示了m6A甲基化在ABA途徑的關鍵元素調控中的直接作用。

參考消息:

https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-021-02385-0#Abs1

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